Potential of legume species as soil fertility enhancers in tropical regions

Authors

  • Moisés Matías-Ramos Programa de Edafología-Campus Montecillos-Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. CP. 56230
  • Claudia Isabel Hidalgo-Moreno Programa de Edafología-Campus Montecillos-Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. CP. 56230
  • Mariela Fuentes-Ponce Departamento de Producción Agrícola y Animal-Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco. México.
  • Julián Delgadillo-Martínez Programa de Edafología-Campus Montecillos-Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. CP. 56230
  • Jorge Dionisio Etchevers Programa de Edafología-Campus Montecillos-Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México, México. CP. 56230

DOI:

https://doi.org/10.29312/remexca.v14i4.3152

Keywords:

degradation, nitrogen, organic matter, vegetation cover

Abstract

An alternative to enhance the fertility of agricultural soils in tropical areas of Mexico and the world is through the use of vegetation covers and green manures, mainly of species of the family Leguminosae. The objective of this work was to analyze the potential of legumes as soil fertility enhancers in tropical agricultural areas through the documentary research technique, considering scientific research of the last 20 years, period 2000-2023. Derived from the review, 14 species widely studied and 24 more, with high potential as enhancers of the physical, chemical and biological properties of soils, were determined. The species most used in the tropics are: Mucuna pruriens L. (DC) (biomass: 2.6 to 7.9 t ha-1 year-1, N: 80 to 200 kg ha-1 year-1), Canavalia ensiformis (L.) DC (biomass: 4.6 t ha-1 year-1; N: 173 kg ha-1 year-1) and Centrosema macrocarpum Benth (biomass: 9.6 t ha-1 year-1, nitrogen: 311 kg ha-1 year-1). Production in crops associated with legumes has increased by up to 50%. Despite the benefits to soil and production, the acceptance and adoption of legumes has been limited by different causes, among them: lack of perception of the benefits of legumes, failures in the technology generated and applied, and scarce participatory approach in their selection. With the information generated in this work, 10 recommendations were conceived to facilitate the selection of species, provide information that facilitates their adoption and that serves as a basis for future studies.

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References

Alatorre-Hernández, A.; Guerrero-Rodríguez, J. D. Olvera-Hernández, J. I. Aceves-Ruíz, E. y Vaquera-Huerta, H. 2018. Leguminosas forrajeras herbáceas de enredadera, recursos poco valorados en el trópico seco. Rev. Fitotec. Mex. 41(4):403-411.

Alegre, J.; García, S.; Vega, R. y Arévalo, Y. 2015. Manual reciclaje de nutrientes en sistemas agroforestales. La Moilina-Lima. ResearchGate. 25 p. Doi: 10.13140/RG.2.2.17646.72003.

Anderson, S.; Ferraes, N.; Gundel, S.; Keane, B. y Pound, B. 1997. Cultivos de Cobertura: componentes de sistemas integrados. Taller Regional Latinoamericano. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia-Universidad Autónoma de Yucatán. Mérida, Yucatán, México. 4-116 pp.

Ayala, S. A.; Krishnamurthy, L. R. y Basulto, G. J. A. 2008. Leguminosas de cobertura para mejorar y sostener la productividad de maíz en el sur de Yucatán. Terra Latinoam. 27(1):63-69.

Beltrán-Morales, F. A.; García-Hernández, J. L.; Valdez-Cepeda, R. D.; Murillo-Amador, B.; Troyo-Dieguez, E.; Larrinaga-Mayoral, J.; Ruiz-Espinoza, F. H.; Fenech-Larios, L. y García-Rodríguez, F. 2005. Sistemas de labranza, incorporación de abono verde y recuperación de la fertilidad de un yermosol háplico. Terra Latinoam. 23(3):381-387.

Bossa, J. R.; Adams, J. F.; Shannon, D. A. and Mullins, G. L. 2005. Phosphorus and potassium release pattern from leucaena leaves in three environments of Haiti. Nutr. Cycl. Agroecosys. 73(1):25-35. DOI: https://doi.org/10.1007/s10705-005-7127-6

Castillo, C. J. B.; Caamal-Maldonado, J. A.; Jiménez-Osornio, J. J. M.; Bautista-Zúñiga, F.; Amaya-Castro, M. J. y Rodríguez-Carrillo, R. 2010. Evaluación de tres leguminosas como coberturas asociadas con maíz en el trópico subhúmedo. Agron. Mesoam. 21(1):39-50. Doi: https://doi.org/10.15517/am.v21i1.4910. DOI: https://doi.org/10.15517/am.v21i1.4910

Castro-Rincón, E.; Mojica-Rodríguez, J. E.; Carulla-Fornaguera, J. E. y Lascano-Aguilar, C. E. 2018. Abonos verdes de leguminosas: integración en sistemas agrícolas y ganaderas del trópico. Agron. Mesoam. 29(3):711-729. Doi: 10.15517/ma.v29i3.31612.

Chel-Guerrero, L. A.; Delgado-Herrera, A.; Betancur-Ancona, D. A.; Pérez-Aviña, P. y Castellanos-Ruelas, A. F. 2016. Evaluación proteínica y energética de semillas tratadas de Canavalia empleadas como alimento para aves en el trópico. Nova Sci. 8(17):219-232. DOI: https://doi.org/10.21640/ns.v8i17.628

Cotler, A. H. y Cuevas, F. Ma. L. 2017. Estrategias de conservación de suelos en agroecosistemas de México. Fundación Río Arronte, IAP. 1a Ed. Ciudad de México. 114 p.

Crespo, Z, M.; Rodríguez, A. A.; Valencia, E. C. y Randel, P. F. 2011. Características agronómicas y composición química de tres leguminosas arbustivas: Cratylia Argentea (Desv.) Kuntze, Calliandra Calothyrsus meisn y Leucaena Leucocephala (lam.) De Wit, J. Agrie. Univ. RR. 95(1-2):99-104. Doi: https://doi.org/10.46429/jaupr.v95i1-2.2552.

Delgado, D. M. 2017. Aplicación de enmiendas orgánicas para la recuperación de propiedades físicas del suelo asociadas a la erosión hídrica. Lámpsakos. 1(17):77-83. Doi: http://dx.doi.org/10.21501/21454086.1907.

Díaz, P. L. A.; Vázquez, L. D.; Jarquín, S. A.; Velázquez, S. A. y Lara, R. D. A. 2017. Especies tropicales (Fabaceae): inversión asociada al aporte rizosférico de nitrógeno y fósforo al suelo. Agro productividad. 10(12):116-120.

Díaz, V. M.; Díaz, O. N. y Osorio, B. O. 2020. Biodiversidad y servicios ecológicos de las arvenses en el cultivo de tomate en la provincia de Los Santos República de Panamá. Visión Antataura. 4(2):16-34. Doi: https://doi.org/10.48204/j.vian.v4n2a2.

Douxchamps, S.; Rao, I. M.; Peters, M.; Van-Der-Hoek, R.; Schmidt, A.; Martens, S.; Polania, A. J.; Mena, M. A.; Binder, C. R.; Schöll, R.; Quintero, M.; Kreuzer, M.; Frossard, E. and Oberson, A. 2014. Farm-scale tradeoffs between legume use as forage versus green manure: the case of Canavalia brasiliensis. Agroecol. Sustain. Food Syst. 38(1):25-45. Doi: https://doi.org/10.1080/21683565.2013.828667. DOI: https://doi.org/10.1080/21683565.2013.828667

Echo community. 2017. Buenas prácticas. Selección de leguminosas como abono verde/cultivos de cobertura. Echo Development Notes. North Fort Myers, Florida 33917. USA. Boletín núm. 7. 18 p. https://www.echocommunity.org/es/resources/f9596754-bd6d-4895-a4de-4bc77de91728.

Erenstein, O. 2002. Crop residue mulching in tropical and semi-tropical countries: an evaluation of residue availability and other technological implications. Soil Tillage Res. 67(2):115-133. Doi: https://doi.org/10.1016/S0167-1987(02)00062-4. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-1987(02)00062-4

Estrada-Herrera, I. R.; Hidalgo-Moreno, C.; Guzmán-Plazola, R.; Almaráz-Suárez, J. J.; Navarro-Garza, H.; Etchevers-Barra, J. D. 2017. Indicadores de calidad de suelo para evaluar su fertilidad. Agrociencia. 51(8):813-831.

Etchevers, J. D.; Hidalgo, M. C. y Paz, P. F. 2022. Degradación de suelos y necesidad de políticas públicas. Elementos para políticas públicas. 3(3):267-273.

FAO-ITPS. 2021. Recarbonizing global soils-A technical manual of recommended management practices. Volume 1: Introduction and methodology. Rome, FAO. Doi: https://doi.org/10. 4060/cb6386en.

Guzmán, C. G. I. y Alonso, M. A. M. 2008. Buenas prácticas en producción ecológica. Uso de abonos verdes. Centro de investigación y formación en agricultura ecológica y desarrollo rural. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. Camino del Jan, s/n 18320 Santa Fe Granada, España. 22 p. ISBN:978-84-491-0867-9.

Halbrendt, C. J.; Kimura, A. H.; Gray, S. A.; Radovich, T. J. K.; Reed, B. B. and Tamang, B. B. 2014. Implications of conservation agriculture for men’s and women’s workloads among marginalized farmers in the Central Middle Hills of Nepal. Mt. Res. Dev. 34(3):214-222. Doi: https://doi.org/10.1659/mrd-journal-d-13-00083.1. DOI: https://doi.org/10.1659/MRD-JOURNAL-D-13-00083.1

Isaac, S. R. and Nair, M. A. 2006. Litter dynamics of six multipurpose trees in a homegarden in Southern Kerala, India. J. Agrofor. Syst. 67(3):203-213. Doi: https://doi.org/10.1007/ s10457-005-1107-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-005-1107-3

Kaizzi, C. K.; Ssali, H. and Vlek, P. L. G. 2006. Differential use and benefits of Velvet vean (Mucuna pruriens var. utilis) and N fertilizers in maize production in contrasting agro-ecological zones of E. Uganda. Agric. Syst. 88(1):44-60. Doi: https://doi.org/10.1016/ j.agsy.2005.06.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2005.06.003

López-Vigoa, O.; Lamela-López, L.; Sánchez-Santana, T.; Olivera-Castro, Y.; García-López, R.; Herrera-Villafranca, M. y González-Ronquillo, M. 2019. Evaluación del valor nutricional de los forrajes en un sistema silvopastoril. Pastos y Forrajes. 42(1):57-67.

Magaña, V. W.; Obrador, O. J.; García, L. E.; Castelán, E. M. y Carrillo, Á. E. 2020. Rendimiento comparativo de la yuca bajo fertilización mineral y abono verde. Rev. Mex. Cienc. Agríc. 11(6):1259-1271.

Martínez-Mera, E.; Valencia, C. E. y Cuevas, E. H. 2016. Evaluación del rendimiento de maíz dulce (Zea mays ‘Suresweet’) con las leguminosas cobertoras mucuna enana (Mucuna pruriens) y crotalaria (Crotalaria juncea “Tropic Sun”) en un Oxisol de Puerto Rico University of Puerto Rico. 1. J. Agric. 00(l):57-70.

Matías, R. M.; Gómez, D. J. D.; Monterroso, R. A. I.; Uribe, G. M.; Villar, H. B de J.; Ruíz, G. P. y Asencio, G. C. 2020. Factores que influyen en la erosión hídrica del suelo en un bosque templado. Rev. Mex. Cienc. Forest. 11(59):51-71. Doi: https://doi.org/10.29298/ rmcf.v11i59.673. DOI: https://doi.org/10.29298/rmcf.v11i59.673

Miquilena, L. E. e Higuera, M. A. 2012. Evaluación del contenido de proteína, minerales y perfil de aminoácidos en harinas de Cajanus cajan, Vigna unguiculata y Vigna radiata para su uso en la alimentación humana. Rev. Científica UDO Agrícola. 12(3):730-740.

Mireles, F. S.; Ly, C. J.; Caro, R. Y. and Grageola, N. F. 2020. Foliage of Albizia lebbeck (L.) Benth for feeding pigs. 1. Indices of consumption pattern and productive behavior. Rev. Bio Cienc. 7(1):1-10. Dio: https://doi.org/10.15741/revbio.07.e940.

Montero, T. J. 2020. Importancia nutricional y económica del maní (Arachis hypogaea L.). Rev. de Investigación e Innovación Agropecuaria y de Recursos Naturales. 7(2):112-124.

Mpai, T. P.; Jaiswal, S. K. and Dakora, F. D. 2016. Biological nitrogen fixation and molecular diversity of rhizobia isolated from root nodules of wild legumes: Polhilia, Wiborgia and Wiborgiella species of the South African Cape fynbos. South Afr. J. Bot. 103(1):336. Doi: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2016.02.122. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2016.02.122

Mulvaney, R. L.; Khan, S. A. and Ellsworth, T. R. 2009. Synthetic nitrogen fertilizers deplete soil nitrogen: a global dilemma for sustainable cereal production. J. Environ. Qual. 38(6):2295-2314. doi:10.2134/jeq2008.0527. DOI: https://doi.org/10.2134/jeq2008.0527

Muñiz, U. O.; Cabello, M. R.; Socorro, Q. M.; Nuviola, M. A. y Dueñas, V. G. 2012. La Sesbania Rostrata como fuente alternativa de nutrientes en el cultivo del arroz. Spanish J. Soil Sci. 12(2):57-62. Doi: 10.3232/SJSS.2012.V2.N3.06.

Pinto-Ruiz, R.; Hernández, S. D.; Gómez, C. H.; Cobos, M. A.; Quiroga, M. R. y Pezo, D. A. 2010. Árboles forrajeros de tres regiones ganaderas de Chiapas, México: usos y características nutricionales. Universidad y Ciencia. Trópico Húmedo. 26(1):19-31.

Prager, M. S.; Sanclemente, R. O. E.; Sánchez, P. M.; Gallego, J. M. y Ángel, D. I. 2012. Abonos verdes: tecnología para el manejo agroecológico de los cultivos. Agroecología. 7(1):53-62.

Puertas, R. F.; Arévalo, G. E.; Zúñiga, C. L.; Alegre, J. C.; Loli, F. O.; Soplin, V. H. y Baligar, V. C. 2008. Establecimiento de cultivos de cobertura y extracción total de nutrientes en el suelo de trópico húmedo en la Amazonía peruana. Ecología Aplicada. 7(1-2):23-28. DOI: https://doi.org/10.21704/rea.v7i1-2.356

Reeves, D. W.; Mansoer, Z. Z. and Wood, C. W. 1996. Suitability of sun hemp as an alternative legume cover crop. Proceedings of the New Technology and Conservation Tillage. 96(7):125-130.

Resende, A. S.; Quesada, D. M.; Xavier, R. P.; Guerra, J. G. M.; Boddey, R. M.; Alves, B. J. A. and Urquiaga, S. E. 2001. Uso de leguminosas para adubação verde: importância da relação talo/folha. Agronomia. 35(1-2):77-82.

Ribeiro, M. R. and Antoniol, F. J. R. 2021. Trocas gasosas de Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth submetida à variação da temperatura foliar. Circular Técnica. 82(1):1-12.

Rotar, P. P. and Joy, R. J. 1983. Tropic Sun sunn hemp, Crotalaria juncea L. research extension. College of Tropical Agriculture and Human Resources. University of Hawaii, Honolulu, HI, USA. 2(36):1-7.

Sánchez, N. V.; Zornoza, B. R.; Faz, C. A. and Fernández, A. J. 2019. Comparing legumes for use in multiple cropping to enhance soil organic carbon, soil fertility, aggregates stability and vegetables yields under semi-arid conditions. Sci. Hortic. 246(1):835-841. Doi: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.11.065.

Serrano, A. V. y Cano, G. M. A. 2006. Leguminosas de cobertura para reducir la erosión y mejorar la fertilidad de suelo de ladera. Terra Latinoam. 25(4):427-435.

Sodré, F. J.; Cardoso, A. N.; Carmona, R. and Carvalho, A. M. 2004. Fitomassa e cobertura do solo de culturas de sucessão ao milho na Região do Cerrado. Pesqui. Agropecu. Bras. 39(4):327-334. Doi: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2004000400005. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2004000400005

Terán, C. S.; Rasmussen, H. C. y May, C. O. 1998. Las plantas de la milpa entre los mayas. Ed. Fundación Tunben Kin, AC. Mérida, Yucatán, México. 278 p. ISBN: 9709206001; 9789709206005.

Vera-Núñez, J. A.; Infante-Santiago, J. P.; Velasco-Velasco, V.; Salgado-García, S.; Palma-López, D. J.; Grageda-Cabrera, O. A.; Cárdenas-Navarro, R. and Peña-Cabriales, J. J. 2008. Influence of fertilization on biological nitrogen fixation in herbaceous legumes grown in acid savannah soil from the Tabasco state, Mexico. J. Sustain. Agric. 3(3):25-42. Doi: https://doi.org/10.1300/J064v31n03-04. DOI: https://doi.org/10.1300/J064v31n03_04

Wang, J. and Sainju, U. M. 2014. Soil carbon and nitrogen fractions and crop yields affected by residue placement and crop types. Plos One. 9(8):1-11. Doi: https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0105039. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105039

Zhang, Z. Y.; Wan, C. Y.; Zheng, Z. W.; Hu, L.; Feng, K.; Chang, J. B and Ping, X. 2013. Plant community characteristics and their responses to environmental factors in the water level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir in China. Environ. Sci. Pollut Res. 20(10):7080-7091. Doi: https://doi.org/10.1007/s11356-013-1702-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-013-1702-1

Published

2023-06-19

How to Cite

Matías-Ramos, Moisés, Claudia Isabel Hidalgo-Moreno, Mariela Fuentes-Ponce, Julián Delgadillo-Martínez, and Jorge Dionisio Etchevers. 2023. “Potential of Legume Species As Soil Fertility Enhancers in Tropical Regions”. Revista Mexicana De Ciencias Agrícolas 14 (4). México, ME:531-41. https://doi.org/10.29312/remexca.v14i4.3152.

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